Báo cáo khảo sát công nghệ nhà máy đóng tàu Bender (phần1)

Báo cáo khảo sát công nghệ tại nhà máy đóng và sửa chữa tàu Bender (Mỹ)

I. Lời người dịch:

Tài liệu này là một bản báo cáo thuộc chương trình Các kinh nghiệm sản xuất tốt (Best Manufacturing Practices) của cục Nghiên cứu Hải quân Mỹ (the Office of Naval Researche), bộ Thương mại và trường đại học tổng hợp Maryland được công bố tại địa chỉ: http://www.bmpcoe.org/bestpractices/internal/bend/index.html

Kinh nghiệm tốt là từ tạm dịch Best Practice theo định nghĩa tại site nói trên:

A Best Practice is a process, technique, or innovative use of resources that has a proven record of success in providing significant improvement in cost, schedule, quality, performance, safety, environment, or other measurable factors which impact the health of an organization.

Một Kinh nghiệm tốt là một phương pháp, một kỹ thuật hoặc một cách sử dụng sáng tạo các tài nguyên được chứng tỏ là thành công, mang lại những cải tiến đáng kể về chi phí, tiến độ, chất lượng, đặc tính, an toàn , môi trường hoặc các yếu tố đo được khác có ảnh hưởng đến sức mạnh của một tổ chức.

Nói một cách ngắn gọn, một Kinh nghiệm tốt là một cách làm một việc nào đó đã được thực tế chứng tỏ là tốt cho một tổ chức.

Bản báo cáo này viết năm 2003, khảo sát và mô tả các Kinh nghiệm tốt của công ty đóng và sửa chữa tàu Bender (the Bender Shipbuilding and Repair Company, Inc.) của Mỹ. Công ty này thành lập năm 1919, hiện có 650 người, doanh số 150 triệu USD/năm (một lao động làm ra 231.000 USD doanh số), chuyên đóng tàu, dàn khoan cho ngành dầu khí, đã đóng hơn 800 tàu và có một phân xưởng vỏ được xem là hiện đại và hiệu quả nhất ngành đóng tàu Mỹ hiện nay.

Trong báo cáo này có nhiều thông tin hay, bổ xung cho một báo cáo khảo sát công nghệ đã nói tại đây. Tuy là trình độ công nghệ năm 2003 nhưng hiện nay chúng ta theo được cũng còn mệt.

Tài liệu này được lược dịch để tham khảo vào 9/2006 nhưng chưa xong và chưa công bố, nay tôi dịch nốt. Một mâu thuẫn đáng chú ý là ngành đóng tàu Mỹ và châu Âu có bề dày lịch sử, có những công nghệ hiện đại nhất, đã đóng được những con tàu kỹ thuật cao nhất (tàu khách du lịch, tàu sân bay,…) nhưng lại không cạnh tranh được với Nhật và Hàn quốc. Năng lực, trình độ sản xuất là điều kiện cần nhưng không phải điều kiện đủ để có được năng lực cạnh tranh.

Những báo cáo mô tả kinh nghiệm sản xuất một cách chi tiết và chuyên nghiệp như thế này cung cấp những điều vô giá mà các cuộc “tham quan” ngắn ngày, tốn kém và đông người không bao giờ có được. Chỉ cần chịu khó tìm tòi trên Internet có hiệu quả hơn nhiều.

II. Các Kinh nghiệm tốt

II.1-Thiết kế thi công:

II.1.1-Lập mô hình tàu ba chiều và tích hợp với gia công vỏ (Three-dimensional Modeling and Steel Plate Integration)

Công ty Bender sử dụng các thiết bị và phần mềm mô hình hoá 3 chiều hiện đại nhất để dựng nên mô hình ảo trên máy tính của các tàu sẽ đóng. Mô hình này mô tả sống chính, các sườn, các trang thiết bị trên tàu, các hệ thống ống, hệ thống thông gió và tất cả các tấm tôn vỏ khai triển cần thiết cho sản xuất. Mô hình được dùng để ra các quyết định về bố trí trang thiết bị, tính công nghệ, lắp ráp các hệ thống, các yêu cầu về vỏ thép,… và các vấn đề khác trong sản xuất. Sau khi chủ tàu đã duyệt, các kỹ sư và nhà thiết kế của Bender sẽ cung cấp các chi tiết kết cấu, kích thước kiểm tra, danh mục vật tư chi tiết cho các máy cắt laser tự động cắt các tấm tôn vỏ, các lỗ khoét và khe lắp ráp, các nẹp, đầu mút nẹp và các mã.

Trước đây, khi chưa dùng hệ thống nói trên, đầu tiên người ta tạo bản vẽ đường sườn thực bằng AutoCAD. Sau đó vẽ các sườn thực, vách và rải tôn, phóng dạng. Các tấm tôn vỏ được hạ liệu bằng tay trên các tấm tôn nguyên, bản vẽ hạ liệu được chuyển đến máy cắt của nhà thầu phụ bằng đĩa mềm. Các chi tiết khác cắt bằng tay. Quá trình phóng dạng làm theo các mặt phẳng chiếu yêu cầu tay nghề cao. Cách làm trên có mức độ tin cậy thấp, nhiều phế liệu và có nhiều chi phí phụ. Hiện nay, toàn bộ quá trình trên được thực hiện tích hợp với thiết kế kỹ thuật dựa vào các mô hình 3 chiều của tàu trên máy tính. Mô hình này tạo ra bản vẽ sườn thực, phương án đóng (build strategy), mô hình vật thể của tàu, hệ thống ký hiệu và phân cấp chi tiết, các chỗ giao cắt và lỗ khoét, bản vẽ thi công.

Do đó, mô hình ba chiều làm giảm độ không chính xác của các bản vẽ AutoCAD theo các mặt phẳng chiếu. Gần như tất cả các tấm tôn đều được cắt bằng laser thay cho mỏ cắt hơi. Độ chính xác và độ tin cậy của các kích thước được đảm bảo trong phạm vi quy định. Các lỗ khoét được cắt trước không phải chờ đến khi lắp trang thiết bị và hệ thống. Hầu hết kết cấu vỏ được lắp dạng tiền panel và ráp với nhau theo tiến độ cần thiết. Phế liệu giảm đáng kể và công tác lắp ráp vỏ nhanh hơn nhiều so với trước.

( Những việc này hiện chúng ta làm được bằng phần mềm ShipConstructor, xem tại đây. Tiếc rằng không có điều kiện – ND)

II.2-Sản xuất

II.2.1- Các công nghệ lắp ráp vỏ tiên tiến (Advanced Steel Joining Processes)

Trước đây, Bender dùng các phương pháp truyền thống để cắt, vạch dấu, lắp ráp và hàn vỏ thép. Các phương pháp đó là: dùng mỏ cắt plasma hoặc ôxy để cắt; lấy dấu bằng tay dùng pointu; ghép các miếng tôn vỏ với nhau trên bệ khuôn bằng hàn đính và các thiết bị cơ khí, rồi dùng mỏ hàn hàn các chi tiết với nhau.

Để tăng năng suất và giảm chi phí đáng kể cho việc đóng vỏ, Bender chuyển sang dùng máy cắt và vạch dấu bằng laser, dùng công nghệ lắp ráp mới để ghép nhanh các chi tiết không cần hàn đính và các thiết bị khác. Bender cũng sử dụng các máy hàn laser là một phương pháp hàn cách mạng trong đóng tàu.

Bender trang bị các máy cắt laser Tanaka 6KW và 4KW, cắt tôn dầy đến 1,25 inch (khoảng 30mm) chỉ bằng đầu cắt laser và cắt tôn dầy đến 3 inch (khoảng 76mm) bằng mỏ cắt hỗn hợp ôxy – laser. Các máy cắt này cắt ra các miếng tôn rất chính xác, vết cắt sạch, đồng thời tạo các vạch dấu và chỉ dẫn lắp ráp cũng vạch bằng laser trên mặt tôn. Chi tiết bị biến dạng nhiệt rất ít do đó lắp ráp dễ dàng. Do cắt laser chính xác nên Bender có thể dùng một kỹ thuật gá lắp mới là các khớp lắp ráp. Khi cắt, máy cắt sẽ tạo nên trên chi tiết các tai lắp ráp ăn khớp với các rãnh lắp ráp trên chi tiết kế cận ( gần giống kiều lắp đồ chơi lego hoặc ghép hình, có lẽ thế – lời nguời dịch). Phần tai nhô ra ngoài rãnh lắp ráp có thể vặn xoắn đi để cố định mối ghép. Cách làm này không cần hàn đính và tạo ra các cụm chi tiết chính xác nên quá trình đấu lắp sau này nhanh hơn nhiều.

Bender cũng trang bị thêm các máy hàn laser bổ xung vào số các máy hàn cổ điển hiện có. Hàn laser có khả năng hàn hầu như không có biến dạng hàn và có thể tiết kiệm đáng kể do không dùng các loại que, dây hàn như hàn điện thông thường. Hàn laser cũng cho phép chế tạo được các panel ba lớp (sandwich panel), không chế tạo được nếu dùng các phương pháp hàn cổ điển. Loại panel này nhẹ hơn 40%, khoẻ hơn 50% và gọn hơn 60% thể tích so với các panel có nẹp cứng truyền thống. Nó tạo ra một cơ hội đáng chú ý để đóng các tàu nhẹ hơn và khoẻ hơn trong dân dụng và quân sự.

( Bổ xung của người dịch:

Theo thông tin trên trang web của Đăng kiểm Lloyd’s : đầu năm 2006, Đăng kiểm Lloyd’s vừa mới thông qua Quy phạm tạm thời cho việc áp dụng kết cấu panel ba lớp vào kết cấu tàu.

Panel ba lớp là một công nghệ mới của công ty Anh Intelligent Engineering Ltd. Hai miếng tôn hai bên được ghép với một lớp lõi đàn hồi ở giữa. Lớp lõi này tạo nên một liên kết mặt liên tục với miếng tôn do đó tôn không bị uốn cục bộ, không phải dùng nẹp cứng. Các ưu điểm khác của panel ba lớp là: tỷ số độ bền trên trọng lượng cao, khả năng hấp thụ năng lượng cao, cách âm và cách nhiệt tốt, chống cháy tốt. Hiện nay loại kết cấu này đã được chứng minh là tốt khi dùng làm các boong và két trên tàu và khả năng ứng dụng vào những chỗ khác đang được mở rộng liên tục.

Nguồn http://www.lr.org/Industries/Marine/News/0327_sps.htm )

Công nghệ dùng khớp lắp ráp đã giảm được 40% công hàn lắp các dầm chữ T, giảm 60% công hàn lắp ống thông hơi. Công nghệ hàn laser khi được áp dụng cũng sẽ giảm đáng kể chi phí công và vật liệu hàn, tạo khả năng thiết kế và đóng các loại tàu dùng kết cấu panel 3 lớp.

II.2.2-Ép thay cho hàn (Form Versus Weld )

Trước đây, Bender chế tạo các loại vách ngang phẳng và lầu lái (pilothouses) bằng cách hàn. Vách ngang phẳng được gia cường bằng các nẹp cứng rộng 3 inch. Thời gian hàn một nẹp khoảng 45 phút.

Bender đã hợp tác với công ty Caterpillar chế tạo một máy ép 1100T để chế tạo các vách sóng chữ v (v-crimp bulkhead) không dùng các nẹp cứng. Đăng kiểm Mỹ ABS đã cấp phép cho Bender dùng loại kết cấu đó nay đã trở thành tiêu chuẩn cho các loại vách ngang phẳng. Chỉ khi có yêu cầu của chủ tàu mới dùng loại vách có nẹp cứng. Vách sóng loại này không chỉ rẻ hơn mà còn nhẹ hơn vách kiểu cũ. Thời gian ép một sóng dưới một phút.

Các vách của lầu lái cũng chỉ cần hai lần uốn thay cho hàng trăm feet đường hàn mà vách lại khoẻ hơn và chính xác hơn.

II.2.3-Cắt ô xy có laser hỗ trợ.

Trước đây, Bender thường giao cho các nhà thầu phụ cắt từ 5% đến 12% công việc cắt các loại tôn dầy bằng mỏ cắt ôxy hoặc plasma công suất cao. Các kiểu cắt đó không chính xác và có góc cắt lớn, phải gia công lại cho phù hợp với các chi tiết cắt bằng laser trong nhà máy. Ngoài ra, các chi tiết đó cắt tại xưởng của các nhà thầu phụ bên ngoài nhà máy nên không tích hợp được chặt chẽ với hệ thống quản lý vật tư.

Để cải tiến quá trình cắt tôn dầy, Bender đã quyết định đi tiên phong dùng công nghệ cắt bằng ôxy có laser hỗ trợ ( Laser Assisted Oxygen Cutting – LASOX ) trong đóng tàu. Công nghệ này dùng laser để đốt nóng trước và điều khiển đầu cắt oxy.

Hình 1: Đầu cắt LASOX

Tháng 11/2002, Bender bắt đầu áp dụng công nghệ LASOX vào sản xuất. Thiết bị cắt LASOX hiện dùng để cắt tôn mỏng từ 1,5 đến 3 inch, tạo các mạch cắt chính xác tới ± 0,007 inch với góc cắt gần như bằng không. Tương lai, Bender dự định dùng công nghệ này để cắt tôn dầy 4 inch.

Đầu cắt LASOX (hình 1) bắt đầu cắt bằng cách đục một lỗ trên tôn mất khoảng 1s (so với 1-2 phút nếu đục bằng ôxy). Sau đó luồng hơi cắt tốc độ siêu âm được kiểm soát chặt chẽ sẽ cắt tôn với tốc độ từ 7-12 inch/phút. Công suất tiêu thụ dưới 2 kW. Trong công nghệ này, ôxy là nguồn cắt chính, laser dùng để đốt nóng trước, khác với công nghệ cắt laser thông thường dùng laser là nguồn cắt chính.

Dùng công nghệ LASOX, Bender có thể cắt tôn dầy chính xác hơn và do đó đưa được tôn dầy vào hệ thống quản lý vật tư. LASOX cũng chính xác hơn công nghệ cắt plasma hoặc cắt ôxy. Bender không còn cần các nhà thầu phụ để cắt tôn, tiết kiệm được tiền trong các công đoạn đục lỗ, khoan lỗ và xử lý vết cắt. Lỗ cắt không cần khoan hoặc gia công cơ khí lại. Công nghệ này hiệu quả khi gia công tôn dầy tại bệ máy, …

II.2.4-Sơ chế tôn và thép hình.

Trước đây, các công đoạn sơ chế tôn, cắt và tạo hình tôn, thép hình được Bender thuê hai nhà thầu phụ làm, nhưng chất lượng không đảm bảo và lượng phế liệu lớn. Hiện nay, Bender trang bị một hệ thống thiết bị sấy và sơn lót tôn, hai máy cắt laser, một máy cắt thép hình và một máy ép CNC.

Máy sấy và sơn lót cho ra các tấm tôn và thép hình có chiều dầy lớp sơn đến 1,4 mm, hàn được ngay. Máy cắt laser cắt tôn dầy đến 1,250 inch, dung sai ± 0,004 inch. cắt thép hình tạo nên các đoạn thép hình có chiều dài chính xác và vát mép hàn sẵn. Máy ép CNC tạo ra các chi tiết ép giống nhau có góc uốn chính xác tới 0,100 độ. Các vật tư lưu kho theo thứ tự ngày tháng cần đến của kế hoạch sản xuất.

Cách làm trên cho hiệu quả rõ ràng: cải thiện việc lưu kho bán thành phẩm, khuyết tật hàn ít hơn, chất lượng chi tiết cắt cao hơn do lấy dấu chính xác hơn, các chi tiết tạo hình bằng máy ép có chất lượng cao hơn, giảm được 35% giờ công lắp ráp và hàn trong các công đoạn tiếp sau ( một con số ấn tượng – ND).

(còn tiếp)

Gửi phản hồi

Mời bạn điền thông tin vào ô dưới đây hoặc kích vào một biểu tượng để đăng nhập:

WordPress.com Logo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản WordPress.com Log Out / Thay đổi )

Twitter picture

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Twitter Log Out / Thay đổi )

Facebook photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Facebook Log Out / Thay đổi )

Google+ photo

Bạn đang bình luận bằng tài khoản Google+ Log Out / Thay đổi )

Connecting to %s